$Онлайн школа «Инфоурок»$

Сотрудничество с онлайн-школой

Инфоурок › Физика ›Другие методич. материалы›Лабораторная тетрадь по теме "Электричество. Магнетизм. оптика" часть2

Лабораторная тетрадь по теме "Электричество. Магнетизм. оптика" часть2

Скачать материал

Выберите документ из архива для просмотра:

Часть 2.pdf

Выбранный для просмотра документ Часть 2.pdf

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Рабочая тетрадь

для лабораторных работ Часть 2

Студента _

Ф. И. О.

Специальность, курс, группа

п. Персиановский 2011 г.

Е.Г. Баленко

Т. Ю. Тарусова

Рабочая тетрадь

для лабораторных работ

п. Персиановский 2011 г.

УДК 63(06):531/534

ББК 22.2

Б-20

Составители: кандидат с/х наук, доцент Баленко Е. Г. ст. преподаватель Тарусова Т. Ю.

Баленко, Е. Г.

Рабочая тетрадь: Методические разработки к лабораторным работам по физике для студентов сельскохозяйственного ВУЗа. /Е. Г. Баленко, Т. Ю. Тарусова //пос. Персиановский: ДонГАУ.- 2011.-47 с.

Методические разработки содержат описание и методику проведения лабораторных работ по основным разделам физики, а также ссылки на литературу, содержащую теорию по данной теме и список контрольных задач.

Таблиц - 8

Рис. (схем) – 15

Рецензенты:Заведующий кафедрой «МО и ППП», доктор технических наук, профессор Коханенко В. Н; кандидат технических наук, доцент кафедры «Высшая математика и физика» Мокриевич А. Г.

Утверждено методической комиссией факультета БТЭТ (протокол № 6 от 10.05.2011г.)

Рекомендовано к изданию методическим советом ДонГАУ (протокол № 6 от 7.06.2011г.)

©Донской государственный аграрный университет, 2011 г.

Введение

Данные методические разработки предназначены для студентов всех специальностей, изучающих курс «Физика» факультета БТЭТ.

Они соответствуют требованиям типовых программ и государственным стандартам вышеуказанного курса и отражают многолетний опыт преподавания дисциплин для студентов первого и второго курсов в Дон ГАУ в течение I – III семестров.

Методические разработки охватывают основные разделы курса физики и знакомят студентов с сущностью физических явлений и методами измерения физических величин. Для удобства работы каждый новый раздел практикума включает в себя ссылку на теоретический материал, после изучения которого предлагается законспектировать ключевые определения и законы. После выполнения лабораторной работы студенту предлагается заполнить таблицу измерений, произвести вычисления по рабочей формуле, рассчитать погрешность и сделать вывод в специально отведенное для этого место, что не только учит студентов самостоятельности и аккуратности, но и позволяет экономить аудиторное время.

Лист успеваемости

№ п/п	Название лабораторной работы	Допуск	Выполнение	Защита	Дата	Подпись
1	Определение сопротивления и удельного сопротивления проводника мостиком Уитстона
2	Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли
3	Определение коэффициента трансформации и коэффициента полезного действия трансформатора
4	Проверка закона Ома для цепи переменного тока
5	Определение процентного содержания растворенного вещества с помощью рефрактометра ИРФ-454Б2М
6	Определение длины волны газового лазера ЛГ-75 и энергии кванта излучения
7	Изучение зависимости сопротивления полупроводника от температуры

Раздел 1 «Электродинамика»

Тема «Постоянный электрический ток»

I Повторите теоретический материал

Грабовский Р. И.: Ч. II, Гл 2, § 11-13, стр. 282-294

Трофимова Т. И.: Гл. 12, § 95-100, стр. 140-148

II Ответьте на контрольные вопросы

1) Напишите формулу и единицы измерения следующих физических величин: сила тока, плотность тока, э.д.с., напряжение.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ 2) Напишите законы Ома во всех известных вам видах.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ 3) Выведите закон Ома в локальной форме.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ 4) Напишите закон Джоуля-Ленца;

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ 5) Сформулируйте правила Кирхгофа для разветвленных цепей.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6) Дайте определение узла и контура.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ III Проведите лабораторный эксперимент

Лабораторная работа № 1 «Определение сопротивления и удельного сопротивления проводника мостиком Уитстона»

Цель работы: ознакомиться с приемами расчета и использования разветвленных цепей постоянного электрического тока

Приборы и материалы: выпрямитель, магазин сопротивлений, реохорд, гальванометр, реостат.

1. Описание рабочей установки

рис. 1

Мостик Уитстона (рис. 1) представляет собой одну из схем, использования постоянного электрического тока для определения неизвестного сопротивления R_x по известному сопротивлению R₀. Он состоит из реостата сопротивлением R_x, магазина сопротивлений R₀, гальванометра R_g,

ключа K , выпрямителя 1 и масштабной линейки с калиброванной проволокой и подвижным ползунком.

2. Вывод рабочей формулы

Воспользуемся законом Кирхгофа для узлов и контуров цепи, изображенной на рисунке 1.

Для узлаВ: I₂- I₃- I₅= 0

Для узла D: I₁+ I₅- I₄= 0

Направление обхода всех контуров выберем по часовой стрелке:

Для контура ABDA: I₂R_x+ I₅R_g- I₁R₁= 0

Для контура BCDB: I₃R₀- I₄R₂- I₅R_g= 0

Передвигая ползунок D, можно добиться, что потенциал в точке D, станет равен потенциалу в точке B и ток I₅ обратится в нуль. При таком положении ползунка стрелка гальванометра остановится в нуле.

При I₅= 0 уравнения системы для узлов обратятся в равенства:

I₂= I₃ и I₁= I₄ (1),

а уравнения из системы для контуров обратятся в следующие равенства:

I2Rx = I1R1 и I3R0 = I4R2 Разделим эти равенства почленно, получим:

I2Rx = I1R1

I3R0 I4R2

На основании равенства (1), можно записать

I2 =1 и I1 =1,

I3 I4

поэтому

Rx = R1

R0 R2

Из последнего равенства выразим неизвестное сопротивление R_x:

Rx = R0 × R1

R₂

Проводник АС представляет собой калиброванную проволоку с постоянной площадью поперечного сечения S и постоянным удельным

сопротивлением r по всей длине. Поэтому, пользуясь выражением R = r× ^l,

преобразуем отношение сопротивлений:

rl1

R₁= S = l₁

R2 rl2 l2

Тогда рабочая формула для определения неизвестного сопротивления будет выглядеть следующим образом:

R_x= R₀× ^l¹ (2).

l₂

Зная сопротивление R_x, можно определить удельное сопротивление по формуле:

r= Rx S

pd2

Так как проволока имеет в разрезе круг, то его площадь равна S = ,

тогда

p^d²

r= R_x (3)

Так как определяется удельное сопротивление реостата, то диаметр проволоки d и ее длину l непосредственно измерить нельзя. Для определения диаметра проволоки измеряют длину реостата L и отсчитывают число витков N . Диаметр вычисляют по формуле:

d = ^L (4) N

Длину проволоки l реостата можно определить как произведение числа витков на длину одного витка, т.е.: l = NpD_ср (5),

где D_ср - диаметр средней линии витка, он равен

D_ср= D - d (6),

где D - наружный диаметр витка,

d - диаметр проволоки.

Формулы (2) и (3) являются рабочими формулами для определения сопротивления и удельного сопротивления.

3. Порядок выполнения работы

1) Соберите цепь согласно схеме рисунка

2) Не замыкая ключа K , ползунок D установите на середине масштабной линейки.

3) В магазине сопротивлений наберите некоторое сопротивление R ₀

(»10 Ом)

4) Кратковременно замкните ключ: если стрелка гальванометра резко отклонится от нуля, то изменяйте значение сопротивления R₀ в магазине сопротивлений до тех пор, пока при замыкании ключа отклонение стрелки будет незначительным.

5) Получив небольшое отклонение стрелки гальванометра, перемещайте ползунок по масштабной линейке, пока не добьетесь установления стрелки гальванометра на нуль.

6) Запишите значения величин R₀, l₁, l₂.

7) Проведите эксперимент три раза.

8) На реостате посчитайте число витков N , штангенциркулем измерьте наружный диаметр витка D и длину L (от первого до последнего витка) 9) По рабочим формулам (2) и (3) рассчитайте неизвестное сопротивление и удельное сопротивление.

4. Таблица результатов и измерений

№ опыта	R₀	l₁	l₂	R_x	r	D	L	N
1
2
3

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________

5. Оценка погрешности

1) Погрешность измерений:

Определим среднее значение

Rx = R1 + R2 + R3

__________________________________________________________________

Вычислим среднеквадратичную ошибку среднего арифметического:

D_SR = (R₁- R_x)²+(R₂- R_x)²+(R₃- R_x)²n(n-1)

где n- число измерений, n-1- число степеней

свободы.___________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

_______

__________________________________________________________________

Абсолютную ошибку измерения Dh определим как произведение среднеквадратического отклонения DS_Rна коэффициент Стьюдента t, который при надежности a= 0,95 , равен 4,3:

DR = t ×DS_R

__________________________________________________________________

Окончательный результат запишем в таком виде:

R = R ±DR

__________________________________________________________________

Относительную погрешность вычислим по формуле:

D^R

e= ×100%

__________________________________________________________________

2)Погрешность отклонения от истинного значения:

__________________________________________________________________ _________________________________________________________________

6.Вывод

__________________________________________________________________

IV Решите задачи

Сборник задач под.ред. Грабовского Р. И.: 3.68, 3.69, 3.70, 3.71, 3.72, 3.73, 3.74, 3.75, 3.76